カルシウムの同位体

カルシウム の同位体（20 Ca）
主な同位体[1]減衰
アイソトープ豊富半減期 （t 1/2）モード製品
40カルシウム96.9%安定した
41カルシウムトレース9.94 × 10 4 年ε41K​
42カルシウム0.647%安定した
43カルシウム0.135%安定した
44カルシウム2.09%安定した
45カルシウムシンセ162.61日β −45 Sc
46カルシウム0.004%安定した
47 Caシンセ4.536日β −47 Sc
48カルシウム0.187%5.6 × 10 19 年β − β −48ティ
標準原子量 A r °(Ca)
  • 40.078 ± 0.004 [2]
  • 40.078 ± 0.004  （要約）[3]

カルシウム（20 Ca ）には、35 Caから60 Ca までの 26 個の同位体が知られています。5 個の安定同位体（40 Ca、42 Ca、43 Ca、44 Ca、46 Ca）と、半減期が非常に長いため実質的に安定している同位体（ 48 Ca ）が 1 つあります。最も豊富な同位体である40 Ca と希少な46 Ca は、エネルギー的理由から理論的に不安定ですが、それらの崩壊は観測されていません。カルシウムには、半減期が99,400 年の宇宙線生成同位体41 Caもあります。空気中で生成される宇宙線生成同位体とは異なり、41 Ca は岩石や土壌中の固体40 Ca の中性子放射化によって生成されます。そのほとんどは、宇宙線生成中性子束がまだ十分に強い土壌柱の上部 1 メートルで生成されます。最も安定した人工同位体は、半減期が162.61日のカルシウム45と、半減期が4.536日のカルシウム47です。その他のカルシウム同位体の半減期は数分以下です。

安定した40 Ca は天然カルシウムの約 97% を構成し、主に恒星内での元素合成（アルファ過程）によって生成されます。しかし、40 Arと同様、 40 Ca の一部の原子は放射性であり、 40 Kの放射性崩壊によって生成されます。K -Ar 年代測定は地質学で広く使用されてきたが、40 Ca が自然界に広く存在するため、初期の研究では K-Ca 年代測定の普及が妨げられ、20 世紀になってもわずかな研究しか行われませんでした。しかし、ますます精度が高まっている熱イオン化（TIMS）法や衝突セルマルチコレクタ誘導結合プラズマ質量分析（CC-MC-ICP-MS）法を使用する現代の技術は、Rb-Sr 年代測定 法に類似したK-Ca 年代測定[4] [5]の成功、および大陸地殻下部からの K 損失の決定[6]やさまざまな地質学的貯留層からのカルシウム寄与の起源追跡に使用されています。[7] [8]

カルシウムの安定同位体変異体（最も一般的には44 Ca/ 40 Ca または44 Ca/ 42 Ca、デルタ表記では「δ 44 Ca」および「δ 44/42 Ca」と表記される）も、骨粗鬆症の早期判定[9]から火山噴火のタイムスケールの定量化[10]に至るまで、自然科学のさまざまな分野で広く使用されています。その他の用途には、CO2注入地点での炭素隔離効率の定量化[ 11 ]と海洋酸性化の理解[ 12]、花崗岩[13]やカーボナタイトの形成など、普遍的および稀なマグマプロセスの調査[14]、恐竜を含む現代および古代の栄養網の追跡[15] [16] [17]、古代人の離乳習慣の評価[18]、およびその他の多数の新しい用途があります。

同位体のリスト


核種
Z北同位体質量 （Da）[19] [n 1]
半減期[1]
[n 2]		減衰
モード[1]
[n 3]		娘
同位体
[n 4]		スピンと
パリティ[1]
[n 5] [n 6]		天然存在比 （モル分率）
通常の割合[1]変動の範囲
35カルシウム201535.00557(22)#25.7(2)ミリ秒β +、p（95.8％）34アルゴン1/2+#
β +、2p（4.2％）33 Cl
β +（まれ）35K​
36カルシウム201635.993074(43)100.9(13)ミリ秒β +、p（51.2％）35アルゴン0歳以上
β + (48.8%)36K​
37カルシウム201736.98589785(68)181.0(9)ミリ秒β +、p（76.8％）36アルゴン3/2以上
β + (23.2%)37K​
38カルシウム201837.97631922(21)443.70(25)ミリ秒β +38K​0歳以上
39カルシウム201938.97071081(64)860.3(8)ミリ秒β +39K​3/2以上
40 Ca [n 7]202039.962590850(22)観測的に安定している[n 8]0歳以上0.9694(16)0.96933～0.96947
41カルシウム202140.96227791(15)9.94(15)×10 4年EC41K​7月2日トレース[n 9]
42カルシウム202241.95861778(16)安定した0歳以上0.00647(23)0.00646～0.00648
43カルシウム202342.95876638(24)安定した7月2日0.00135(10)0.00135～0.00135
44カルシウム202443.95548149(35)安定した0歳以上0.0209(11)0.02082～0.02092
45カルシウム202544.95618627(39)162.61(9) dβ −45 Sc7月2日
46カルシウム202645.9536877(24)観測的に安定している[n 10]0歳以上4×10 −54×10 −5 –4×10 −5
47 Ca202746.9545411(24)4.536(3) dβ −47 Sc7月2日
48 Ca [n 11] [n 12]202847.952522654(18)5.6(10)×10 19 歳β − β − [n 13] [n 14]48ティ0歳以上0.00187(21)0.00186～0.00188
49カルシウム202948.95566263(19)8.718(6)分β −49 Sc3/2−
50カルシウム203049.9574992(17)13.45(5)秒β −50 Sc0歳以上
51カルシウム203150.96099566(56)10.0(8)秒β −51 Sc3/2−
52カルシウム203251.96321365(72)4.6(3)秒β −（> 98%）52 Sc0歳以上
β −、n (<2%)51 Sc
53カルシウム203352.968451(47)461(90)ミリ秒β −（60％）53 Sc1/2−#
β −、n (40%)52 Sc
54カルシウム203453.972989(52)90(6)ミリ秒β −54 Sc0歳以上
55カルシウム203554.97998(17)22(2) ミリ秒β −55 Sc5/2−#
56カルシウム203655.98550(27)11(2) ミリ秒β −56 Sc0歳以上
57カルシウム203756.99296(43)#8# ミリ秒 [>620 ナノ秒]5/2−#
58カルシウム203857.99836(54)#4# ミリ秒 [>620 ナノ秒]0歳以上
59カルシウム203959.00624(64)#5# ミリ秒 [>400 ナノ秒]5/2−#
60カルシウム204060.01181(75)#2# ミリ秒 [>400 ナノ秒]0歳以上
61 Ca [21] [n 15]204161.02041(86)#1# ミリ秒1/2−#
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  2. ^ 大胆な半減期 – ほぼ安定しており、半減期は宇宙の年齢よりも長い。
  3. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲



    名前:中性子放出
    p:陽子放出
  4. ^ 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  5. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  6. ^ # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種 (TNN) の傾向から導き出されたものです。
  7. ^ 陽子と中性子の数が等しい、観測的に安定な最も重い核種
  8. ^ 40 Arへの二重電子捕獲を受け、半減期は10 22年以上であると考えられている。
  9. ^ 宇宙線生成核種
  10. ^ β − β −崩壊して46 Tiになると考えられている
  11. ^ 原始 放射性核種
  12. ^ 非常に長い部分半減期を持つ三重ベータ崩壊を起こすことができると考えられている
  13. ^ 二重ベータ崩壊を起こすことが知られている最も軽い核種
  14. ^ β崩壊して48Scになり、部分半減期が1.1を超えるとも理論づけられている。+0.8
    −0.6    ×10 21年[20]
  15. ^ この同位体の発見は未確認である

カルシウム48

カルシウム48約2g

カルシウム48は28個の中性子を持つ二重魔法核であり、軽い原始核としては異例に中性子過剰である。カルシウム48は二重ベータ崩壊を起こし、半減期は約5.6×10 19年と極めて長いが、理論的には単一ベータ崩壊も可能である。この崩壊はsd 核殻モデル で解析でき、他のどの二重ベータ崩壊よりもエネルギーが高い（4.27  MeV ）。 [22]カルシウム48は、中性子過剰[23]および超重[24]同位体の前駆体として用いられる。

カルシウム60

カルシウム60は、2020年現在、最も重い同位体として知られています。[1] 2018年に理化学研究所で59Caと他の元素の7つの同位体とともに初めて観測されました。 [25]その存在は、少なくとも70Caまでのカルシウムの偶数窒素同位体が存在することを示唆しており、 59Caはおそらく奇数窒素に結合した最後の同位体です。[26]以前の予測では、最も重い偶数同位体は60Caで、59Caは結合していないと推定されていました。[25]

中性子過剰領域ではN = 40が魔法数となるため、60 Caは68 Ni同位体で観測されているように、当初は二重魔法核である可能性があると考えられていました。[27] [28]しかし、その後の近傍核種56 Ca、58 Ca、および62 Tiの分光測定では、 64 Crの周囲に存在することが知られている反転島に位置するはずであると予測されています。[28] [29]

参照

カルシウム以外の娘生成物

参考文献

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さらに読む

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  • 国立同位元素開発センター公式サイト[永久リンク切れ]
  • バークレー研究所同位体プロジェクトのカルシウム同位体データ
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